Drahtloses Kommunikationssystem
Die Erfindung betri f ft ein drahtloses Kommunikationssystem .
Elektronisch steuerbare Reflektoren können viel fältig eingesetzt werden, beispielsweise um eine Signalausleuchtung von einem Sender an durch Hindernisse oder Obj ekte abgeschatteten Orten zu verbessern .
Dies kann beispielsweise in einer Industriehalle erfolgen, um die Empfangseigenschaften individueller Arbeitsbereiche mit dort eingesetzten Funk-Systemen, wie nach dem 5G-Standard, mithil fe eines j eweiligen elektronisch steuerbaren Reflektors zu verbessern, und eine Funk-Verbindung zu schaf fen, welche über keine direkte Kommunikation zwischen Sender und Empfänger, also einer abgedeckten Verbindung ( engl . „non-line of sight" ) verfügen
Ein elektronisch intelligent steuerbarer Reflektor kann sowohl in einem Reflexions-Winkel räumlich individuell , nämlich ein einem hori zontalen Winkel Phi , als auch in einem vertikalen Winkel Theta voneinander getrennt und adaptiv verändert werden .
Damit können die Reflexionseigenschaften des Reflektors über einen gesamten Arbeitsbereich eingestellt werden .
Jedoch sind die möglichen Winkeleinstellungen für die Winkel Phi und Theta eher eng begrenzt , was die Anwendung eines intelligent und elektronisch steuerbaren Reflektors einschränkt .
Ferner kann die verfügbare Feldstärke des Empfangssignals nicht ausreichen, um einen guten Empfang sicherzustellen und eine zuverlässige Decodierung durchzuführen .
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Anordnung eines drahtlosen
Kommunikationssystems zu schaf fen, welches einen verbesserten
Anwendungsbereich erlaubt und auch eine höhere Systemverfügbarkeit bereitstellt .
Die Aufgabe wird durch ein drahtloses Kommunikationssystem gelöst , umfassend einen Sender, einen Empfänger und einen ersten elektronisch steuerbaren Reflektor an einem ersten Ort und zumindest einen zweiten elektronisch steuerbaren Reflektor an zumindest einem zweiten Ort , wobei der Sender dazu eingerichtet ist , ein j eweiliges Signal in Richtung des ersten Reflektors und des zumindest einen zweiten Reflektors zu senden, und der erste und der zumindest eine zweite Reflektor dazu eingerichtet sind, das j eweilige Signal zu empfangen und in Richtung des Empfängers zu reflektieren, wobei der erste und der zumindest eine zweite Reflektor ferner dazu eingerichtet sind, das j eweilige Signal innerhalb eines Winkel-Bereichs von einer j eweiligen ersten Grenze zu einer j eweiligen zweiten Grenze mit j eweils winkelabhängigen Reflexions-Faktoren zu reflektieren, wobei der j eweilige Signalpfad des j eweilig reflektierten Signals , zwischen dem Reflektor und einem Ankunftsort des reflektierten Signals , an der j eweiligen ersten Grenze eine j eweilige erste Länge aufweist , und der j eweilige Signalpfad des j eweilig reflektierten Signals an der j eweiligen zweiten Grenze eine j eweilige zweite Länge aufweist , und der j eweilige Signalpfad des j eweilig reflektierten Signals in der j eweiligen Mitte zwischen der j eweiligen ersten und der j eweiligen zweiten Grenze eine j eweilige mittlere Länge aufweist , und eine j eweilige relative Längendi f ferenz zwischen der j eweiligen ersten Länge und der j eweiligen zweiten Länge zumindest 20% beträgt , und der erste und der zumindest eine zweite Reflektor gemeinsam dazu eingerichtet sind, den j eweiligen winkelabhängigen Reflexions- Faktor an der j eweiligen ersten Grenze gegenüber der j eweiligen mittleren Länge zu vergrößern und den j eweiligen winkel-
abhängigen Reflexions-Faktor an der j eweiligen zweiten Grenze zu verringern .
Unter „j eweiligen" Längen, j eweiligen Signalpfaden, j eweiligen reflektierten Signalen, j eweiligen Grenzen, j eweiligen Winkel-Bereichen ist im vorliegenden Zusammenhang zu verstehen, dass für j eden steuerbaren Reflektor ein eigener Signalpfad mit den beschriebenen physikalischen, elektrischen und geometrischen Eigenschaften vorliegt , die für j eden Reflektor im System analog zueinander definiert sind .
Wenn mehrere steuerbare Reflektoren an mehreren Orten montiert sind und dementsprechend betrieben werden, welche dazu eingerichtet sind, dieselbe Fläche aus zuleuchten, an welcher der Empfänger angeordnet ist , so kann eine erhöhte Feldstärke für den Empfänger bereitgestellt werden und dadurch die Systemverfügbarkeit verbessert werden .
Es handelt sich bei der Anordnung nicht um eine reine Aneinanderreihung von mehreren Reflektoren, denn die genannte Konfiguration der Reflektoren erlaubt darüber hinaus eine entsprechend kombinierte , gemeinsam Konfiguration .
Eine derartige gemeinsame Konfiguration kann in einer Konfigurations-Vorrichtung erfolgen, welche ferner vom Kommunikationssystem umfasst ist , und dazu eingerichtet ist , den ersten und den zumindest einen zweiten Reflektor entsprechend ansteuert .
Das reflektierte Signal beleuchtet somit einen Ankunftsort , der durch eine Fläche - wie dem Boden, auf welchem der Empfänger angeordnet ist - gebildet sein kann .
Der Ankunftsort des reflektierten Signals kann auch durch andere Obj ekte gebildet sein, die eine Wand oder andere Hindernisse .
Dazu wird die Geometrie der Anordnung, beispielsweise in einem Raum, erfasst und in eine entsprechende Verteilung der
Reflexions-Eigenschaften der steuerbaren Reflektor-Elemente der Reflektoren mithil fe geometrischer Operationen umgerechnet .
Der erste und der zumindest eine zweite Reflektor weisen j eweils steuerbare Reflektor-Elemente mit j eweilig einstellbaren Reflexions-Faktoren auf . Durch eine entsprechende Ansteuerung der angeordneten Reflektor-Elemente können die Reflexions-Eigenschaften des Reflektors beispielsweise winkelabhängig eingestellt werden, welche mithil fe einer Antennen-/ Reflektor-Apertur darstellbar ist .
Die relative Längendi f ferenz kann beispielsweise auf die erste oder zweite Länge bezogen werden, oder optional auch auf die Länge des kürzesten, direkten Übertragungspfades vom Reflektor zum Empfänger .
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die j eweilige relative Längendi f ferenz zumindest 30% und bevorzugt zumindest 50% beträgt .
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das System in einem Raum angeordnet ist .
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine j eweilig gedachte Sichtlinie mit einer j eweilige Sicht- linien-Länge zwischen dem Sender und dem Empfänger gebildet ist , und eine Übertragungsstrecke zwischen dem Sender, dem steuerbaren Reflektor und dem Empfänger gebildet ist , und ein j eweilig gedachtes Dreieck aus einer j eweiligen ersten Teil- Länge der Übertragungsstrecke , welche zwischen dem Sender und dem Reflektor gelegen ist , einer j eweiligen zweiten Teil- Länge der Übertragungsstrecke , welche zwischen dem Reflektor und dem Empfänger gelegen ist , und der j eweiligen Sicht- linien-Länge einen j eweiligen stumpfen Winkel am Empfänger aufweist .
Die Aufgabe wird auch durch ein System eingangs genannter Art gelöst, wobei der erste und der zumindest eine zweite Reflektor ferner dazu eingerichtet sind, das jeweilige Signal innerhalb eines Winkel-Bereichs von einer jeweiligen ersten Grenze zu einer jeweiligen zweiten Grenze mit jeweiligen winkelabhängigen Reflexions-Faktoren zu reflektieren, wobei der jeweilige Signalpfad des jeweilig reflektierten Signals an der jeweiligen ersten Grenze eine jeweilige erste Länge aufweist, und der jeweilige Signalpfad des jeweiligen reflektierten Signals an der jeweiligen zweiten Grenze eine jeweilige zweite Länge aufweist, und der jeweilige Signalpfad des jeweilig reflektierten Signals in der jeweiligen Mitte zwischen der jeweiligen ersten und der jeweiligen zweiten Grenze eine jeweilige mittlere Länge aufweist, und eine jeweilige gedachte Sichtlinie mit einer jeweiligen Sichtlinien-Länge zwischen dem Sender und dem Empfänger gebildet ist, und ein jeweilig gedachtes Dreieck aus der jeweiligen ersten Länge, der jeweiligen zweiten Länge und der jeweiligen Sichtlinien- Länge einen jeweiligen stumpfen Winkel am Empfänger aufweist, und der erste und der zumindest eine zweite Reflektor dazu eingerichtet sind, den jeweiligen winkelabhängigen Reflexions-Faktor an der jeweiligen ersten Grenze gegenüber der jeweiligen mittleren Länge zu vergrößern und den jeweiligen winkelabhängigen Reflexions-Faktor an der jeweiligen zweiten Grenze zu verringern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den beigeschlossenen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Zunächst ist ein drahtloses Kommunikationssystem nach dem Stand der Technik gezeigt, welches einen Sender TRX1, einen Empfänger TRX2 und einen elektronisch steuerbaren Reflektor RIS1 umfasst.
Ein Signal Wi l kann vom Sender TRX1 zu einem Reflektor RIS 1 gesendet werden und weiter als Signal WO1 zu einem Empfänger TRX2 reflektiert werden, wobei das Signal Längen LIA und L1B zurücklegt .
Der Reflektor weist einen steuerbaren Bereich pl auf .
Durch die Anordnung von Sender TRX1 , Reflektor RIS 1 und Empfänger TRX2 wird gemeinsam mit einem Montagewinkel yl des Reflektors ein ef fektiver Winkelbereich al für den Reflektor RIS 1 gebildet .
Der Empfänger TRX2 kann innerhalb einer ausgeleuchteten Fläche IA1 angeordnet sein, in welcher mithil fe des Reflektors RIS 1 ein Empfang des vom Sender TRX1 gesendeten Signals erfolgen kann .
Es ist ferner ein erfindungsgemäßes drahtloses Kommunikationssystem gezeigt , welches einen Sender TRX1 , einen Empfänger TRX2 und einen elektronisch steuerbaren Reflektor RIS2 umfasst und in einem Raum R angeordnet ist .
Der Sender TRX1 ist dazu eingerichtet , ein Signal WI2 in Richtung des Reflektors RIS2 zu senden .
Der intelligente , elektronisch steuerbare Reflektor RIS2 ist dazu eingerichtet , das Signal vom Sender TRX1 zu empfangen und weiter als Signal WO2 in Richtung des Empfängers TRX2 zu reflektieren .
Der Signalpfad Bl des reflektierten Signals in der Mitte zwischen der ersten und der zweiten Grenze BIA, B1B des ersten Reflektors RIS 1 weist eine mittlere Länge auf .
Der Reflektor RIS2 weist einen steuerbaren Bereich p2 auf , welcher dem steuerbaren Bereich pl des Reflektors RIS 1 entsprechen kann .
Durch die Anordnung von Sender TRX1 , Reflektor RIS2 und Empfänger TRX2 wird gemeinsam mit einem Montagewinkel y2 des Reflektors , gemessen gegenüber der Hori zontalen des Raums R, ein ef fektiver Winkelbereich 2 für den Reflektor RIS2 gebildet .
Es ist in der Figur erkennbar, dass der ef fektive Winkelbereich 2 für den Reflektor RIS2 deutlich über dem ef fektiven Winkelbereich al für den Reflektor RIS 1 liegt .
Daher ist die ausgeleuchtete Fläche IA2 durch den Reflektor RIS2 größer als die ausgeleuchtete Fläche IA1 durch den Reflektor RIS 1 .
Es ist klar, dass eine Übertragung auch in umgekehrter Richtung erfolgen kann, wenn bei Sender und Empfänger j eweilige Transceiver- Funktionen vor liegen .
Der Reflektor RIS2 ist ferner dazu eingerichtet , das Signal innerhalb eines Winkel-Bereichs von einer ersten Grenze B2A zu einer zweiten Grenze B2B mit winkelabhängigen Reflexions- Faktoren zu reflektieren .
Der Signalpfad des reflektierten Signals an der ersten Grenze B2A weist eine erste Länge LB2A auf .
Der Signalpfad des reflektierten Signals an der zweiten Grenze B2B weist eine zweite Länge LB2B auf .
Der Signalpfad des j eweilig reflektierten Signals liegt zwischen dem Reflektor RIS2 und einem Ankunftsort des reflektierten Signals .
Der Signalpfad B2 des reflektierten Signals in der Mitte zwischen der ersten und der zweiten Grenze B2A, B2B des zweiten Reflektors RIS2 weist eine mittlere Länge auf .
Eine relative Längendi f ferenz DL zwischen der ersten Länge LB2A und der zweiten Länge LB2B beträgt zumindest 20% , optional zumindest 30% und bevorzugt zumindest 50% .
Die relative Längendi f ferenz DL kann beispielsweise auf die erste oder zweite Länge LB2A, LB2B bezogen werden, oder optional auch auf die Länge L2B .
Die relative Längendi f ferenz DL kann beispielsweise gebildet werden, indem eine Normale N auf den Signalpfad B2 des reflektierten Signals in der Mitte zwischen der ersten und der zweiten Grenze B2A, B2B gelegt wird, wobei die Normale N durch den Schnittpunkt der zweiten Grenze B2B und j ener Ebene verläuft , welche durch den Empfänger TRX2 gebildet wird, wie der Boden des Raums R .
Jener Anteil auf der Grenze B2A, welcher zwischen dem Schnittpunkt der ersten Grenze B2A und der Normalen N festgelegt wird, sowie j ener Ebene , welche durch den Empfänger TRX2 gebildet wird, wie der Boden des Raums R, oder auch durch einen Schnittpunkt mit einem Hindernis-Obj ekt 0, kann als relative Längendi f ferenz DL festgelegt werden .
Der Reflektor RIS2 ist außerdem dazu eingerichtet , den Reflexions-Faktor winkelabhängig an der ersten Grenze B2A gegenüber der mittleren Länge LB2 zu vergrößern und den Reflexions-Faktor winkelabhängig an der zweiten Grenze B2A zu verringern .
Alternativ oder zusätzlich kann eine gedachte Sichtlinie DS mit einer Länge der Sichtlinien LO zwischen dem Sender TRX1 und dem Empfänger TRX2 gebildet sein .
Der Signalpfad des j eweilig reflektierten Signals ist zwischen dem Reflektor RIS2 und einem Ankunftsort des reflektierten Signals gebildet .
Ferner kann ein gedachtes Dreieck aus einer ersten Teil-Länge L2A, einer zweiten Teil-Länge L2B und der Sichtlinien-Länge LO einen stumpfen Winkel 5 am Empfänger TRX2 aufweisen .
Die ersten Teil-Länge L2A der Übertragungsstrecke ist zwischen dem Sender TRX1 und dem Reflektor RIS2 gelegen .
Eine zweite Teil-Länge L2B der Übertragungsstrecke ist zwischen dem Reflektor RIS2 und dem Empfänger TRX2 gelegen .
Der Empfänger TRX2 kann innerhalb einer ausgeleuchteten Fläche IA2 angeordnet sein, in welcher mithil fe des Reflektors RIS2 ein Empfang des vom Sender TRX1 gesendeten Signals erfolgen kann .
Dieselben Betrachtungen gelten für einen weiteren, zweiten steuerbaren Reflektor RISS , welcher an einem anderen Ort im Raum R montiert ist und dementsprechend betrieben wird, und welcher ferner dazu eingerichtet ist , dieselbe Fläche IA2 aus zuleuchten, um eine erhöhte Feldstärke für den Empfänger TRX2 bereitzustellen und dadurch die Systemverfügbarkeit zu verbessern .
Die Konfiguration der Reflektoren RIS2 , RISS erfolgt kombiniert , also gemeinsam .
Eine derartige gemeinsame Konfiguration kann in einer Konfigurations-Vorrichtung mit einem Prozessor und einem Speicher erfolgen ( ist in der Figur nicht gezeigt ) , welche den ersten und den zumindest einen zweiten Reflektor entsprechend ansteuert .
Dazu kann die Geometrie der Anordnung im Raum R erfasst werden und in eine entsprechende Verteilung der Reflexions- Eigenschaften für die steuerbaren Reflektor-Elemente der Reflektoren RIS2 , RISS mithil fe mathematischer, geometrischer Operationen umgerechnet werden .
Sind die Positionen des Senders TRX1 , der Reflektoren RIS2 , RISS und des Empfängers TRX2 - bezogen auf die Wellenlänge der Kommunikations frequenz des Übertragungssystems - nicht ausreichend genau bekannt , so kann die Konfiguration von der Reflektoren RIS2 , RISS beispielsweise durch ein Optimierungs-
verfahren unterstützt werden, welches die Empfangsleistung an am Empfänger TRX2 maximiert .
Bezugszeichenliste : yl , y2 Montagewinkel des intelligenten Reflektors pl , p2 steuerbarer Bereich des intelligenten Reflektors
Bl , B2 Bereichs-Mitte des steuerbaren Bereichs des intelligenten Reflektors
BIA, BIB, B2A, B2B Länge an der Begrenzung des steuerbaren Bereichs des intelligenten Reflektors
DL relative Längen-Di f f erenz
DS gedachte Sichtlinie durch Hindernis
IA1 , IA2 ausgeleuchtete Fläche
LIA, LIB, L2A, L2B Teil-Länge der Übertragungsstrecke
LB2A, LB2B kürzeste , direkte Länge der Übertragungsstrecke
N Normale auf Bereichs-Mitte
0 Hindernis-Ob j ekt
R Raum
RIS 1-RIS3 intelligenter, steuerbarer Reflektor
TRX1 , TRX2 Transceiver
Wi l , WI2 eingehende Welle
W01 , W02 ausgehende Welle al , a2 ef fektiver Winkelbereich des intelligenten Reflektors
5 stumpfer Winkel